STAGE - Parallélisation hybride MPI + GPU d'un solveur éléments finis
CEA
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Avantages offerts par ce poste
Résumé du poste
Qualifications
- Vous recherchez un stage de 6 mois.
- Spécialisé en Mathématiques appliquées ou Calcul scientifique.
Responsabilités
- Prise en main du code SLOTH et profilage des performances.
- Mise en place d'un démonstrateur GPU.
- Déploiement de la parallélisation hybride MPI + GPU.
Connaissances
Formation
Description du poste
Mathématiques, information scientifique, logiciel
STAGE - Parallélisation hybride MPI + GPU d'un solveur éléments finis
Parallélisation hybride MPI + GPU du code de champs de phase SLOTH
Vous serez accueilli·e au sein del’IRESNE, institut de la DES, où vous intégrerez l’équipe du laboratoire et participerez pleinement à ses activités.
Ce stage s’inscrit dans une volonté de montée en performance des outils de calcul pour la simulation des combustibles nucléaires sur les dernières générations de supercalculateurs dotés de cartes graphiques (GPU).
Les méthodes de champ de phaseconstituent un outil de modélisation flexible et performant pour décrire l’évolution spatio-temporelle de systèmes physiques complexes soumis à de fortes hétérogénéités (transitions de phase, coalescence, fissuration, etc.). Couramment utilisées en science des matériaux, elles sont mises en œuvre dans les outils de calcul scientifique de la plateforme logicielle PLEIADES, dédiée à la simulation du comportement des combustibles nucléaires et développée par le CEA avec différents partenaires industriels tels que EDF ou Framatome.
Les équipes du CEA ont développé un solveur champ de phase, nommé PLEIADES/SLOTH, destiné à l’étude du comportement du combustible à différentes échelles de description, depuis les conditions nominales de fonctionnement jusqu’à des situations extrêmes en termes de température et de composition des matériaux. À noter que SLOTH s’appuie sur la bibliothèque éléments finis MFEM, développée par le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).
Depuis plusieurs décennies, le CEA investit régulièrement dans de nouveaux supercalculateurs afin de suivre les évolutions matérielles. Depuis quelques années, ces machines sont massivement accélérées par des cartes graphiques, ce qui a nécessité une adaptation des codes de calcul ainsi qu’une évolution partielle de la pilelogicielle. SLOTH s’inscrit dans cette refonte complète du module champ de phase basé sur MFEM et propose déjà de nombreuses fonctionnalités physiques, ainsi qu’une parallélisation en mémoire distribuée (MPI) testée sur plus de 32 000 cœurs de calcul.
Le stage se déroulera en trois étapes :
- Prise en main du code SLOTH et d’exemples «standalone» de MFEM, intégrant déjà une parallélisation GPU. Cette étape inclut le profilage des performances à l’aide des outils Nvidia (nsight-compute, nsight-systems) ainsi que l’approche roofline.
- Mise en place d’un démonstrateur de SLOTH sur GPU, avec une attention particulière portée aux structures de données, et validation des performances par comparaison avec les résultats obtenus sur CPU.
- Déploiement de la parallélisation hybride MPI + GPU et validation sur un cas d’intérêt à très grande échelle.
GPU, CUDA, MPI,C++, élément finis , champ de phase, SLOTH, MFEM
- Formation Bac+5 ou en 3ᵉ année d'école d’ingénieur, vous recherchez un stage de 6 mois.
- Vous êtes spécialisé en Mathématiques appliquées ou Calcul scientifiqueou Calcul Haute Performance
Pourquoi Intégrer le CEA ?
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Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration des personnes en situation d’handicap, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation.
France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)
Saint Paul Lez Durance
Mathématiques appliquées, Calcul Scientifique, Calcul Haute Performance
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Le stage est proposé au sein de l'institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone, basé sur le site du CEA Cadarache. L'institut mène notamment des activités de R&D sur les combustibles nucléaires dans l'objectif d'accroître la sûreté et la performance des réacteurs actuels et de développer les combustibles des réacteurs du futur. Ces activités associent simulation numérique/modélisation et expérimentation.
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